山地区域是全国烤烟主产区,包括贵州、云南、重庆等山区年产烤烟1.5×109kg以上。山地烟区地域立体气候特征明显,即使是同一市(或县)生产出的烟叶,也会表现出不同的化学物理特性和香气质。因此,山地烟区的烟叶产量不仅能满足卷烟工业的需求,还能满足其对不同烟叶质量的要求。依据云贵高原山地烟区的微地形特点,综合坡度、坡位及海拔高度等因素,把山地烟区划分成3个微地形基本单元——坝地、坡地和台地,本试验在凯里市大风洞核心试验点设置小区试验和土壤置换试验,并在贵州省的其他典型烟区德江、兴义、开阳、西秀、贵定等地设置示范点大区试验,对其微地形烟叶品质特征、烟地土壤环境、烟地田间小气候特征及其对烟叶生长发育和品质的影响进行了深入分析,旨在为山区烟叶的生产和卷烟工业的品牌导向提供理论参考,同时对西南山地烟区,特别是贵州烟区的主要三种微地形山地烟叶高产优质生产提供科学指导。主要研究结果如下:1.不同微地形烟地田间小气候特征分析生育期坝地、坡地和台地的冠层平均温度分别为22.5℃、22.14℃和21.88℃,打顶期各微地形空气温度日变化的差异达到极显著水平;生育期坝地、坡地和台地的地表平均温度分别为23.96℃、23.66℃和23.34℃,坡地随生育期的进行有逐步升高的趋势,而坝地和台地有“高-低-高-低”的趋势,下二棚采收期达到最大值。各处理田间相对湿度日变化都呈现出“W”型的倒双峰曲线规律,团棵期田间相对湿度平均值坝地>台地>坡地外,其余生育期为台地>坝地>坡地;坝地、坡地和台地的CO2浓度日平均值分别为311.67 mg·kg-1、222.18 mg·kg-1和241.31mg·kg-1,坡地的变幅(165.50 mg·kg-1)和变异系数(21.19%)为三种微地形中最大,台地次之,坝地最小;坝地、坡地、台地的平均风速分别为0.198m·s-1、0.261m·s-1和0.229m·s-1。团棵期和打顶期各个微地形的冠层上方散射光强度变化趋势为坝地<坡地<台地,下二棚烟叶采收期和上部叶采收期为坝地<台地<坡地;原始可见光光谱反射率平均值成熟期表现为坡地烟叶<台地烟叶<坝地烟叶,其余时期为坝地烟叶<坡地烟叶<台地烟叶;各个处理光谱曲线的线形相似,都是在<710nm可见光部分反射率较低,并且在550nm附近由于叶绿素对绿光的反射形成“绿峰”;一阶微分光谱波长在690~710nm处为“红边”,其高度为台地烟叶<坡地烟叶<坝地烟叶。2.不同微地形烟地土壤环境特征分析整个烤烟生育期坝地的土壤相对含水量(55.08%)最高,坡地(51.22%)居中,台地(49.96%)最低;降雨主要影响坝地和台地的40cm土层的水分含量,而坡地为30cm土层;坡地土层之间差异对降雨最敏感,台地次之,坝地的响应三者中最差。坝地土层温度为最高,但其各层温差为最低;坡地土壤20cm~30cm土层温差最大;台地的10cm~20cm土层和30cm~40cm土层为其温度扰动土层;晴天时坝地的土壤平均温度为最高,台地次之,坡地略低于台地;三种微地形雨天各土层土温浮动振幅相比,以台地最大,坡地次之,坝地最小。微生物数量表现为坝地>坡地>台地,坡地比台地增加的真菌、放线菌和细菌比例分别为13.23%、9.57%和8.95%,坝地比台地增加的比例分别为36.54%、25.73%和29.79%。ph值、有机质、有效氮、有效磷、速效钾含量平均值都为坝地>坡地>台地,各微地形处理间差异性总体上都为极显著,除了速效养分含量坡地和台地的差异性达到显著水平,其余差异均达极显著水平。成熟期以前(移栽后68天)土壤h2o2酶活性变幅和数值都较大,成熟期以后较小,趋势基本上为坝地>坡地>台地;生育期脲酶活性亦为坝地>坡地>台地;蔗糖酶活性除生根期台地略大于坡地、打顶期之前地形处理有交叉起伏外,其余时期皆为坝地>坡地>台地,并且坝地与坡地、坝地与台地都达到了显著差异以上水平。微地形因素、土壤因素都对土壤养分、土壤微生物数量和土壤酶活性都产生影响,但是微地形的影响要大于土壤因素,也就是说微地形是影响土壤环境的主导因素。3.不同微地形烟地烟叶生长发育与生理特征分析坝地烟株生育期较坡地烟株提前9d,较台地烟株提前7d;生育期最大叶长、叶宽、株高、茎围、节距、叶面积指数为坝地>坡地>台地;最大叶片长/宽的平均值坝地(2.38)<坡地(2.413)<台地(2.414);烟株根、茎、叶的鲜重、干重为坝地>坡地>台地;打顶前1周烟株鲜物质积累强度达到峰值,坝地、坡地和台地烟株鲜物质累积量分别占全株总量的67.41%、61.66和61.08%,烤烟鲜重生物量在各处理间差异显著;坝地和坡地烟叶的根冠比总体上大于台地,坝地与坡地相当。伸根期和旺长期的根系活力为坝地>坡地>台地,成熟期为坡地>台地>坝地;根系生长量为坝地>坡地>台地,成熟期根系指标各处理间总体上都达到了显著差异。淀粉酶(ams)、蔗糖酶(inv)活性总体为坝地>坡地>台地,微地形之间差异都达到了显著差异水平以上;烟叶蔗糖合成酶(ss)活性都呈先升后降的单峰曲线,表现为台地>坡地>坝地;烟叶蔗糖磷酸合成酶(sps)活性也呈单峰曲线,且在旺长期达到最大值,sps活性在烟叶生长中期(旺长期)坝地烟叶明显高于台地,三种微地形成熟期则达到了显著差异;谷氨酰胺合成酶(gs)、硝酸还原酶(nr)、超氧化物歧化酶(sod)、过氧化物酶(pod)、过氧化氢酶(cat)活性成熟期以前表现为坝地>坡地>台地,成熟期则是坡地>坝地>台地,微地形之间差异基本都达到了显著差异水平以上。生育期光合有效辐射(par)、净光合速率(pn)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(tr)均呈先增后降的“抛物线”趋势,团棵期、旺长期、打顶期为台地<坡地<坝地,成熟期为坝地<台地<坡地;坝地烟叶胞间co2浓度(ci)生育期呈一直上升趋势,坡地和台地为“低-高-低-高”的浮动趋势;坝地、坡地烟叶的水分利用效率(wue)变化趋势呈“高-低-高-低”型,而台地一直下降趋势;叶片温度(tl)成熟期之前为坝地>坡地>台地,成熟期则为台地>坡地>坝地。产量和产值都表现为坝地>坡地>台地;与台地相比,坝地烟叶的产量和产值分别增加29.66%和41.8%,坡地烟叶对应的增加比例分别为14.82%和30.38%;产量为坝地烟叶与台地之间差异达到了极显著,二者都与坡地达到显著差异,产值微地形处理之间均达到了极显著差异。均价、上等烟比例、上中等烟比例均表现为坡地>坝地>台地;下等烟比例表现为台地>坝地>坡地,与台地烟叶相比,坝地和坡地烟叶分别减少29.07%和55.19%。对产量和产值分别进行相关和回归分析,结果表明:y产量=0.298x株高+0.223x茎鲜重+0.303x平均根系直径–0.088x总根体积–0.122xta+0.157xams+0.584xnr+0.125x细菌数量–4.104e-16;y产值=0.586x最大叶长–0.403x茎围–0.021x旺长期根系活力+0.206xe–0.067xrh+0.672xams–0.586x有效磷+0.547x放线菌数量–1.112e-15。打顶期叶片的nr活性、平均根系直径和株高等对山地烟叶产量的贡献率较大,ams活性、最大叶长、放线菌数量等对山地烟叶产值的贡献率较大。这些环境因素指标在不同微地形间的差异均存在显著性,进而影响着烤烟的产量和产值。产量方面,坝地烟叶生育期具有较高的群体光合能力,积累了更多的干物质,构成了产量基础;坝地烟叶的高碳氮代谢活力,为其生理代谢基础;坡地烟叶两方面居中,台地烟叶最差,因此坝地烟叶高产,而坡地烟叶适产。4.不同微地形烟叶品质特征分析凯里核心试验点烟叶的总分、香气质、刺激性、口感、余味、烟气细柔度、燃烧性、灰色得分表现为坡地>坝地>台地;香气量为坝地>坡地>台地;坡地烟叶香气类型为“中偏清”,坝地和台地为“中间”香型;主体香韵坡地烟叶表现为“显著”和“较显著”,而坝地和台地烟叶表现为“较显著”和“尚显著”,坡地烟叶的辅助香韵除了“木香”、“辛香”外,还有“果香”成分;凯里核心点和开阳、兴义、德江、西秀、贵定等5个示范点中部烟叶的五项评吸总分为坡地>台地>坝地,香气质、香气量、吃味、杂气、刺激性等指标也为坡地烟叶最高,台地略高于坝地。凯里核心试验点中部烟叶致香物质含量为坡地>坝地>台地,上部叶、下部叶为坡地>台地>坝地;全省示范点烟叶类西柏烷类、生物碱类、叶绿素降解产物含量都为坡地烟叶最高,中部烟叶致香物质含量各点平均为坡地>坝地>台地。凯里核心试验点上部叶和中部叶单叶重为坝地>坡地>台地,下部叶为坡地>台地>坝地;上部叶坝地和台地间差异极显著、坡地和台地间差异显著;含梗率为坝地>台地>坡地,下部叶坝地和台地、坝地和坡地差异极显著;开阳、兴义、德江、西秀、贵定等示范点中部叶叶长、叶宽、单叶重、叶面密度为坝地>坡地>台地,含梗率为坡地烟叶最小。不同生育期和烤后烟叶的总氮、烟碱、总糖、还原糖含量为坝地>坡地>台地;蔗糖含量都呈波浪形曲线,团棵期较小,在旺长期时含量达到最大值,且台地>坡地>坝地,打顶期又降低,在成熟期均呈现上升趋势;钾素含量随生育期的延伸呈逐步降低的趋势,表现为坡地>坝地>台地;坝地烟叶的上、中、下部叶钾素含量比台地增加的比例分别为13.89%、2.21%和13.73%,坡地烟叶对应台地的增加比例为31.48%、27.94%和62.09%;生育期、烤后烟叶氯素含量为坡地>坝地>台地;上部叶和下部叶的化学成分微地形间差异总体上为显著水平,而中部叶为极显著差异。坡地的中部叶钾氯比的平均值处于>4,氮碱比接近于0.9~1.1,糖碱比接近于8~10,两糖比接近于0.9~1.0,属于优质烟叶最佳适宜范围内;而坝地和台地的氮碱比、两糖比则略低于的适宜范围。开阳、兴义、德江、西秀、贵定等示范点中部烟叶烟碱、总氮、总糖、还原糖含量基本都表现为:坝地>坡地>台地;钾素含量为坡地烟叶最大,坝地和台地不同示范点各有起伏;氯素含量坡地烟叶基本上位于或者接近适宜范围,坝地和台地为偏低于适宜范围。通过评吸总分分别与感官评吸其他指标、田间小气候指标、化学成分含量指标、化学成分协调性指标、致香物质含量指标进行回归分析,最后建立各自的回归模型方程。结果表明:口感、下二棚采收期风速、钾素含量、钾氯比、致香物质总量分别对烟叶感官评吸质量影响较大。这些环境和品质因素指标在不同微地形间的差异均存在极显著性,进而影响着烤烟的感官评吸质量。品质方面,坡地烟叶较坝地和台地烟叶具有海拔优势、良好的田间通风透光能力、较高的致香物质含量、较好的化学成分协调性,这些可促进优质烟叶品质的形成,因此坡地烟叶优质。总之,发展优质适产的坡地烟叶,具有现实和战略意义,一则满足卷烟工业对品质的需求,二则可以避免粮烟争地现象,坡地烟叶的生产使更多的平坝和沃土地发展粮食生产。